(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-21
(45)【発行日】2024-03-29
(54)【発明の名称】密封装置および密封構造
(51)【国際特許分類】
F16J 15/447 20060101AFI20240322BHJP
F16J 15/16 20060101ALI20240322BHJP
F16J 15/3248 20160101ALI20240322BHJP
F16C 33/80 20060101ALI20240322BHJP
F16J 15/18 20060101ALI20240322BHJP
【ＦＩ】
F16J15/447
F16J15/16 E
F16J15/3248
F16C33/80
F16J15/18 C
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020025240
(22)【出願日】2020-02-18
(65)【公開番号】P2021131100
(43)【公開日】2021-09-09
【審査請求日】2023-01-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000004385
【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(74)【代理人】
【識別番号】100125335
【弁理士】
【氏名又は名称】矢代 仁
(72)【発明者】
【氏名】花田 祐樹
(72)【発明者】
【氏名】中岡 真哉
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 慶
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 博幸
【審査官】羽鳥 公一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２２９７６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８０５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２２１５８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－２０９９５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２２４５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１１５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４８８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第２８３７５０７（ＥＰ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１８０９２８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ ３３／７２－３３／８２
Ｆ１６Ｊ １５／１６－１５／３２
Ｆ１６Ｊ １５／３２４－１５／３２９６
Ｆ１６Ｊ １５／４０－１５／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
相対的に回転する内側部材と外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材との間の間隙を封止する密封装置であって、前記外側部材に取り付けられ、円筒部と環状部と突出部を有しており、前記環状部が前記円筒部の径方向内側に配置され前記内側部材に向けて径方向内側に広がり、前記突出部が前記円筒部と前記環状部に連結されて前記円筒部から径方向内側に突出して前記環状部から突出する、第１のシール部材と、
前記内側部材に取り付けられ、フランジを有しており、前記フランジが径方向外側に広がっており前記第１のシール部材の前記環状部と対向する第２のシール部材とを備え、
前記第１のシール部材の前記環状部と前記第２のシール部材の前記フランジの間には、環状の空間が設けられ、
前記第１のシール部材の前記円筒部と前記第２のシール部材の前記フランジの外端縁の間には、環状の第１の間隙が設けられ、前記第１の間隙は密封装置の軸線方向に延びており、
前記第１のシール部材の前記突出部と前記第２のシール部材の前記フランジの間には、環状の第２の間隙が設けられ、前記第２の間隙は前記第１の間隙と前記空間を接続し、前記第２の間隙の少なくとも一部は前記第１の間隙に直交し、
前記第２の間隙の幅は０．８５ｍｍ以下であり、
前記第２の間隙の長さは２ｍｍ以上であって、前記第１の間隙の長さは前記第２の間隙の長さより小さく、
前記第１の間隙および前記第２の間隙には、間隙を塞ぐ物が設けられていない
密封装置。
【請求項2】
前記第２のシール部材の前記フランジは、前記環状部に向けて突出する円環状の突出壁を有し、前記突出壁の径方向外側の面は湾曲しており、
前記第１のシール部材の前記突出部は、前記突出壁の径方向外側の面に対向するコーナー部を有し、前記コーナー部は湾曲しており、
前記コーナー部と前記突出壁との間に、湾曲した前記第２の間隙が設けられている
請求項１に記載の密封装置。
【請求項3】
円柱部と、前記円柱部の径方向外側に広がるフランジとを有する内側部材と、前記内側部材に対して相対的に回転する外側部材と、
前記外側部材に取り付けられ、円筒部と環状部と突出部を有しており、前記環状部が前記円筒部の径方向内側に配置され前記内側部材の前記円柱部に向けて径方向内側に広がり、前記突出部が前記円筒部と前記環状部に連結されて前記円筒部から径方向内側に突出して前記環状部から突出する、シール部材とを備え、
前記シール部材の前記環状部と前記内側部材の前記フランジの間には、環状の空間が設けられ、
前記シール部材の前記円筒部と前記内側部材の前記フランジの外端縁の間には、環状の第１の間隙が設けられ、
前記シール部材の前記突出部と前記内側部材の前記フランジの間には、環状の第２の間隙が設けられ、前記第２の間隙は前記第１の間隙と前記空間を接続し、前記第２の間隙の少なくとも一部は前記第１の間隙に直交し、
前記第２の間隙の幅は０．８５ｍｍ以下であり、
前記第２の間隙の長さは２ｍｍ以上であり、
前記第１の間隙および前記第２の間隙には、間隙を塞ぐ物が設けられていない
密封構造。
【請求項4】
前記内側部材の前記フランジは、前記環状部に向けて突出する円環状の突出壁を有し、前記突出壁の径方向外側の面は湾曲しており、
前記シール部材の前記突出部は、前記突出壁の径方向外側の面に対向するコーナー部を有し、前記コーナー部は湾曲しており、
前記コーナー部と前記突出壁との間に、湾曲した前記第２の間隙が設けられている
請求項３に記載の密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、密封装置および密封構造に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば玉軸受のような転がり軸受は周知であり、例えば自動車のハブに使用されている。転がり軸受の内部を密封する密封装置としては、特許文献１に記載されたものがある。この密封装置は、転がり軸受の外側部材に固定される部材と、転がり軸受の内側部材に固定される部材の組み合わせである。密封装置は、軸受内部の潤滑剤(グリース）を密封する機能と、外部から水やダスト等の異物が軸受内部へ侵入しないように封止する機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－２２９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この種の密封装置については、水（泥水または塩水を含む）の多い環境で使用される場合には、水が密封対象（例えば軸受）の内部に侵入しないように保護する機能を高めることが要求される。また、たとえ水が密封装置に侵入しても、すみやかに水を排出することができるのが望ましい。
【0005】
そこで、本発明は、水の排出性能が高く、密封対象への水からの保護性能が高い密封装置および密封構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様に係る密封装置は、相対的に回転する内側部材と外側部材との間に配置され、前記内側部材と前記外側部材との間の間隙を封止する。密封装置は、前記外側部材に取り付けられ、円筒部と環状部と突出部を有しており、前記環状部が前記円筒部の径方向内側に配置され前記内側部材に向けて径方向内側に広がり、前記突出部が前記円筒部と前記環状部に連結されて前記円筒部から径方向内側に突出して前記環状部から突出する、第１のシール部材と、前記内側部材に取り付けられ、フランジを有しており、前記フランジが径方向外側に広がっており前記第１のシール部材の前記環状部と対向する第２のシール部材とを備える。前記第１のシール部材の前記環状部と前記第２のシール部材の前記フランジの間には、環状の空間が設けられている。前記第１のシール部材の前記円筒部と前記第２のシール部材の前記フランジの外端縁の間には、環状の第１の間隙が設けられている。前記第１のシール部材の前記突出部と前記第２のシール部材の前記フランジの間には、環状の第２の間隙が設けられている。前記第２の間隙は前記第１の間隙と前記空間を接続し、前記第２の間隙の少なくとも一部は前記第１の間隙に直交する。前記第２の間隙の幅は０．８５ｍｍ以下であり、前記第２の間隙の長さは２ｍｍ以上である。
【0007】
この態様においては、内側部材と外側部材の相対回転に伴って、第１のシール部材の環状部と第２のシール部材のフランジの間の空間内の水は、第２の間隙と第１の間隙を通じて外部にすみやかに排出される。また、第２の間隙の幅が小さく、第２の間隙の長さが大きいことによって、外部から第１のシール部材の環状部と第２のシール部材のフランジの間の空間への水の侵入が抑制される。
【0008】
本発明のある態様に係る密封構造は、円柱部と、前記円柱部の径方向外側に広がるフランジとを有する内側部材と、前記内側部材に対して相対的に回転する外側部材と、前記外側部材に取り付けられ、円筒部と環状部と突出部を有しており、前記環状部が前記円筒部の径方向内側に配置され前記内側部材の前記円柱部に向けて径方向内側に広がり、前記突出部が前記円筒部と前記環状部に連結されて前記円筒部から径方向内側に突出して前記環状部から突出する、シール部材とを備える。前記シール部材の前記環状部と前記内側部材の前記フランジの間には、環状の空間が設けられている。前記シール部材の前記円筒部と前記内側部材の前記フランジの外端縁の間には、環状の第１の間隙が設けられている。前記シール部材の前記突出部と前記内側部材の前記フランジの間には、環状の第２の間隙が設けられている。前記第２の間隙は前記第１の間隙と前記空間を接続し、前記第２の間隙の少なくとも一部は前記第１の間隙に直交する。前記第２の間隙の幅は０．８５ｍｍ以下であり、前記第２の間隙の長さは２ｍｍ以上である。
【0009】
この態様においては、内側部材と外側部材の相対回転に伴って、シール部材の環状部と内側部材のフランジの間の空間内の水は、第２の間隙と第１の間隙を通じて外部にすみやかに排出される。また、第２の間隙の幅が小さく、第２の間隙の長さが大きいことによって、外部からシール部材の環状部と内側部材のフランジの間の空間への水の侵入が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の各実施形態に係る密封装置が使用される転がり軸受の一例の部分断面図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る密封装置の部分断面図である。
【図3】第１実施形態に係る密封装置に関して、水の侵入抑制効果を確認するための試験に使用した装置を示す概略断面図である。
【図4】前記試験の結果を示すグラフである。
【図5】本発明の第１実施形態の変形例に係る密封装置の部分断面図である。
【図6】本発明の第１実施形態の他の変形例に係る密封装置の部分断面図である。
【図7】本発明の第２実施形態に係る密封構造の部分断面図である。
【図8】本発明の第２実施形態の変形例に係る密封構造の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。
【0012】
図１は、本発明の実施形態に係る密封装置が使用される転がり軸受の一例である自動車用のハブ軸受を示す。但し、本発明の用途はハブ軸受には限定されず、他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、以下の説明では、ハブ軸受は、玉軸受であるが、本発明の用途は玉軸受には限定されず、他の種類の転動体を有する、ころ軸受、針軸受などの他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、自動車以外の機械に使用される転がり軸受にも本発明は適用可能である。
【0013】
このハブ軸受１は、スピンドル（図示せず）が内部に挿入される孔２を有するハブ（内側部材）４と、ハブ４に取り付けられた内輪（内側部材）６と、これらの外側に配置された外輪（外側部材）８と、ハブ４と外輪８の間に１列に配置された複数の玉１０と、内輪６と外輪８の間に１列に配置された複数の玉１２と、これらの玉を定位置に保持する複数の保持器１４，１５とを有する。
【0014】
外輪８が固定されている一方で、ハブ４および内輪６は、スピンドルの回転に伴って回転する。
【0015】
スピンドルおよびハブ軸受１の共通の中心軸線Ａｘは、図１の上下方向に延びている。図１においては、中心軸線Ａｘに対する左側部分のみが示されている。詳細には図示しないが、図１の上側は自動車の車輪が配置される外側（アウトボード側）であり、下側は差動歯車などが配置される内側（インボード側）である。図１に示した外側、内側は、それぞれ径方向の外側、内側を意味する。
【0016】
ハブ軸受１の外輪８は、ハブナックル１６に固定される。ハブ４は、外輪８よりも径方向外側に張り出したアウトボード側フランジ１８を有する。アウトボード側フランジ１８には、ハブボルト１９によって、車輪を取り付けることができる。
【0017】
外輪８のアウトボード側の端部の付近には、外輪８とハブ４との間の間隙を封止する密封装置２０が配置されており、外輪８のインボード側の端部の内側には、外輪８と内輪６との間の間隙を封止する密封装置２１が配置されている。これらの密封装置２０，２１の作用により、ハブ軸受１の内部からのグリース、すなわち潤滑剤の流出が防止されるとともに、外部からハブ軸受１の内部への異物（水（泥水または塩水を含む）およびダストを含む）の流入が防止される。図１において、矢印Ｆは、外部からの異物の流れの方向の例を示す。
【0018】
密封装置２０は、ハブ軸受１の回転するハブ４と固定された外輪８のアウトボード側の円筒状の端部８Ａとの間に配置され、ハブ４と外輪８との間の間隙を封止する。密封装置２１は、ハブ軸受１の回転する内輪６と固定された外輪８のインボード側の端部８Ｂとの間に配置され、内輪６と外輪８との間の間隙を封止する。
【0019】
第１実施形態
図２に示すように、密封装置２１は、ハブ軸受１の外輪８のインボード側の端部８Ｂと、ハブ軸受１の内輪６との間隙内に配置される。密封装置２１は環状であるが、図２においては、その左側部分のみが示されている。
図２に示すように、密封装置２１は、ハブ軸受１の外輪８のインボード側の端部８Ｂと、ハブ軸受１の内輪６との間隙内に配置される。密封装置２１は環状であるが、図２においては、その左側部分のみが示されている。
【0020】
密封装置２１は、第１のシール部材３０と第２のシール部材５０を備える複合構造を有する。
【0021】
第１のシール部材３０は、外輪８に取り付けられ、回転しない固定シール部材である。第１のシール部材３０は、弾性環３１および剛性環３２を有する複合構造である。弾性環３１は、弾性材料、例えばエラストマーで形成されている。剛性環３２は、剛性材料、例えば金属から形成されており、弾性環３１を補強する。剛性環３２は、ほぼＬ字形の断面形状を有する。剛性環３２の一部は、弾性環３１に埋設されており、弾性環３１に密着している。
【0022】
第１のシール部材３０は、円筒部３３、環状部３４、突出部３５およびリップ３６，３７，３８を有する。
【0023】
円筒部３３は、外輪８に取り付けられる取付け部を構成する。具体的には、円筒部３３は、外輪８の端部８Ｂに締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。
【0024】
環状部３４は、円環状であって、円筒部３３の径方向内側に配置され、円筒部３３から内輪６に向けて径方向内側に広がる。円筒部３３と環状部３４は、剛性環３２と弾性環３１から構成されている。
【0025】
突出部３５は、円筒部３３と環状部３４に連結されており、円筒部３３から径方向内側に突出するとともに、環状部３４からインボード側に向けて突出する。突出部３５は弾性環３１から構成されている。この実施形態では、突出部３５は断面が矩形の円環である。
【0026】
リップ３６，３７，３８は、環状部３４の内端から第２のシール部材５０に向けて延びる。リップ３６，３７，３８は、弾性環３１から構成されている。
【0027】
第２のシール部材５０は、スリンガーすなわち回転シール部材とも呼ぶことができる。第２のシール部材５０は、内輪６に取り付けられており、内輪６の回転時に、第２のシール部材５０は内輪６とともに回転し、外部から到来する異物を跳ね飛ばす。
【0028】
この実施形態では、第２のシール部材５０も、弾性環５１および剛性環５２を有する複合構造である。剛性環５２は、剛性材料、例えば金属から形成されている。
【0029】
剛性環５２は、ほぼＬ字形の断面形状を有する。具体的には、剛性環５２は、円筒状のスリーブ５２Ａと、スリーブ５２Ａから径方向外側に広がる円環状のフランジ５２Ｂを備える。スリーブ５２Ａは、内輪６に取り付けられる取付け部を構成する。具体的には、スリーブ５２Ａには、内輪６の端部が締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。
【0030】
フランジ５２Ｂは、スリーブ５２Ａの径方向外側に配置され、径方向外側に広がっており、第１のシール部材３０の環状部３４と対向する。この実施形態では、フランジ５２Ｂは平板であり、スリーブ５２Ａの軸線に対して垂直な平面内にある。この実施形態では、第２のシール部材５０のフランジ５２Ｂは、第１のシール部材３０の環状部３４と平行である。
【0031】
弾性環５１は、剛性環５２のフランジ５２Ｂに密着している。この実施形態では、弾性環５１は、内輪６の回転速度を計測するために設けられている。具体的には、弾性環５１は、磁性金属粉およびセラミックス粉を含有するエラストマー材料で形成されており、磁性金属粉によって多数のＳ極とＮ極を有する。弾性環５１の厚板部５１Ａにおいては、円周方向に等角間隔をおいて多数のＳ極とＮ極が交互に配置されている。図示しない磁気式ロータリーエンコーダーによって、弾性環５１の回転角度を測定することができる。弾性環５１の材料は、金属粉を含有するため、通常のエラストマー材料よりも硬度が高く、異物による損傷を受けにくい。
【0032】
弾性環５１は、厚板部５１Ａと外周縁部５１Ｂと薄板部５１Ｃを有する。厚板部５１Ａは、剛性環５２のフランジ５２Ｂのインボード側の面に接合されている。外周縁部５１Ｂは、フランジ５２Ｂの外端縁に接合されている。薄板部５１Ｃは、フランジ５２Ｂのアウトボード側の面に接合されている。
【0033】
弾性環５１とフランジ５２Ｂは、互いに接合されており、１つのフランジ５３を構成するとみなすことができる。つまり、厚板部５１Ａと外周縁部５１Ｂと薄板部５１Ｃは、フランジ５３の部分であるとみなすことができる。特に、外周縁部５１Ｂはフランジ５３の外端縁であるとみなすことができる。
【0034】
フランジ５３は第１のシール部材３０の環状部３４と対向しており、環状部３４とフランジ５３の間には環状の空間６０が設けられている。
【0035】
第１のシール部材３０のリップ３６は、環状部３４の内端から径方向内側に延びるラジアルリップ（グリースリップ）である。リップ３６は、第２のシール部材５０のスリーブ５２Ａに向けて延び、リップ３６の先端は、スリーブ５２Ａに接触する。リップ３６は、径方向内側かつアウトボード側に向けて延び、主にハブ軸受１の内部からの潤滑剤の流出を阻止する役割を担う。
【0036】
リップ３７は、環状部３４の内端から径方向内側に延びるラジアルリップ（ダストリップ）である。リップ３７は、第２のシール部材５０のスリーブ５２Ａに向けて延び、リップ３７の先端は、スリーブ５２Ａに接触する。リップ３６は、径方向内側かつインボード側に向けて延び、主に外部からハブ軸受１の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。
【0037】
リップ３８は、環状部３４から側方に延びるアキシャルリップ（サイドリップ）である。リップ３８の先端は、径方向外側かつインボード側に向けて延び、第２のシール部材５０の剛性環５２のフランジ５２Ｂに接触する。リップ３８は、主に外部からハブ軸受１の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。
【0038】
第１のシール部材３０が固定された外輪８に取り付けられている一方、内輪６および第２のシール部材５０は回転するので、リップ３６，３７，３８の各々は、第２のシール部材５０に対して摺動する。
【0039】
但し、リップ３７，３８は絶対不可欠ではなく、省略することができる。リップ３７，３８が省略される場合には、第１のシール部材３０が第２のシール部材５０に与えるトルクが低減する。リップ３７を設ける場合、リップ３７は、トルクを低減するためスリーブ５２Ａに接触しなくてもよい。リップ３８を設ける場合、リップ３８は、トルクを低減するためフランジ５２Ｂに接触しなくてもよい。
【0040】
リップ３８の代わりに、あるいはリップ３８に加えて、図示しないが、第２のシール部材５０に複数の水排出突起（フィン）を設けてもよい。複数の水排出突起は、剛性環５２のフランジ５２Ｂから第１のシール部材３０の環状部３４に向けて突出し、第２のシール部材５０の回転に伴って、空間６０内の水を外部に排出する。
【0041】
第１のシール部材３０の円筒部３３と第２のシール部材５０のフランジ５３の外端縁（この実施形態では弾性環５１の外周縁部５１Ｂ）の間には、環状の第１の間隙６１が設けられている。
【0042】
また、第１のシール部材３０の突出部３５と第２のシール部材５０のフランジ５３（この実施形態では弾性環５１の薄板部５１Ｃ）の間には、環状の第２の間隙６２が設けられている。すなわち、突出部３５は、第２のシール部材５０には接触せず、第２のシール部材５０に摺動抵抗力を与えず、トルクの増大には寄与しない。第２の間隙６２は、第１の間隙６１と空間６０を接続する。
【0043】
この実施形態では、第１の間隙６１は短い円柱状であり、第２の間隙６２は、ハブ軸受１の中心軸線Ａｘに直交する面にある円板状である。したがって、第２の間隙６２は第１の間隙６１に直交する。
【0044】
内輪６と外輪８の相対回転に伴って、第１のシール部材３０の環状部３４と第２のシール部材５０のフランジ５３の間の空間６０内の水は、第２の間隙６２と第１の間隙６１を通じて外部にすみやかに排出される。また、第２の間隙６２の幅Ａが小さく、第２の間隙６２の長さＢが大きければ、外部から空間６０への水の侵入が抑制される。
【0045】
発明者は、この実施形態に関して、水の侵入抑制効果を確認するための試験を行った。図３は、この試験に使用した試験装置を示す。この試験装置は、回転軸７０、ハウジング７２、第１のシール部材７４、および第２のシール部材５０を有する。
【0046】
回転軸７０は、内輪６を模倣するが、中実な丸棒である。回転軸７０は、水平に配置された中心軸線を中心に、図示しないモーターによって回転させられる。
【0047】
第２のシール部材５０のスリーブ５２Ａには、回転軸７０が圧入され、第２のシール部材５０は回転軸７０に固定されている。したがって、第２のシール部材５０は、回転軸７０とともに回転する。
【0048】
第１のシール部材７４は第１のシール部材３０を模倣するが、アキシャルリップ３８を有しない。
【0049】
ハウジング７２は外輪８を模倣する。ハウジング７２は、回転軸７０が配置された穴７２Ａを有する。第１のシール部材７４の円筒部３３は、ハウジング７２の穴７２Ａに圧入され、第１のシール部材７４はハウジング７２に固定されている。
【0050】
図示しないが、ハウジング７２の左端には壁が設けられており、壁と第２のシール部材５０のフランジ５３の間に、水を貯留可能な貯留空間７６が設けられている。
【0051】
試験においては、第２の間隙６２の幅Ａと長さＢが異なる複数の第１のシール部材７４と第２のシール部材５０の組み合わせ（つまり、複数の試験装置）を準備した。第２の間隙６２の幅Ａは、３つの値に変化させた。第２の間隙６２の長さＢは、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、および２．０ｍｍであった。各試験装置において、第１の間隙６１の幅Ｃは０．３ｍｍであった。
【0052】
そして、回転軸７０と第２のシール部材５０を回転させ、回転数１０００ｒｐｍに維持した。
【0053】
回転数１０００ｒｐｍの定常状態で、貯留空間７６に水を流入させ、水面のレベルを回転軸７０の中心軸線の高さに合わせた。
【0054】
回転軸７０の中心軸線の下方では、貯留空間７６から第１の間隙６１を介して第２の間隙６２と空間６０に向けて、水が流入した。水面のレベルを回転軸７０の中心軸線の高さに合わせてから２０分後、水の侵入高さＨを測定した。高さＨは、円筒部３３の内周面の最低レベルからの高さであった。
【0055】
図４はこの試験の結果を示す。試験の結果から、第２の間隙６２の幅Ａが小さいほど、水の侵入高さＨが小さく、第２の間隙６２の長さＢが大きいほど、水の侵入高さＨが小さいことが確認された。
【0056】
さらに詳しくは、第２の間隙６２の幅Ａが試験において最も小さい値であった場合、第２の間隙６２の長さＢが異なるいずれの試験装置においても、水の侵入高さＨはほぼ同じであった。
【0057】
第２の間隙６２の幅Ａがより大きい値であった場合、かつ第２の間隙６２の長さＢが１．０ｍｍまたは１．５ｍｍであった場合には、水の侵入高さＨは第２の間隙６２の長さＢより大きかった。つまり、水は第２の間隙６２を超えて空間６０まで侵入した。
【0058】
しかし、第２の間隙６２の長さＢが２．０ｍｍであった場合には、第２の間隙６２の長さＢが異なるいずれの試験装置においても、水の侵入高さＨは第２の間隙６２の長さＢより小さかった。つまり、水は第２の間隙６２でとどまり、空間６０まで侵入しなかった。
【0059】
要するに、試験の結果から、第２の間隙６２の幅Ａが０．８５ｍｍ以下である場合、第２の間隙６２の長さＢは２ｍｍであることが好ましいと分かった。
【0060】
第２の間隙６２の幅Ａが小さいほど、水の侵入が抑制され、第２の間隙６２の長さＢが大きいほど、水の侵入が抑制されると考えられる。したがって、第２の間隙６２の幅Ａの好ましい範囲には下限がなく、第２の間隙６２の長さＢは２ｍｍの好ましい範囲には上限がないと考えられる。
【0061】
以上から、第２の間隙６２の幅Ａが０．８５ｍｍ以下であって、第２の間隙６２の長さＢは２ｍｍ以上であることが好ましい。
【0062】
図５は、第１実施形態の変形例に係る密封装置２１を示す。
【0063】
この変形例では、第２のシール部材５０の弾性環５１の薄板部５１Ｃに、アウトボード側に突出する円環状の突出壁５１Ｄが形成されている。厚板部５１Ａと外周縁部５１Ｂと薄板部５１Ｃに加え、突出壁５１Ｄは、フランジ５３の部分であるとみなすことができる。突出壁５１Ｄの径方向外側の面は湾曲している。
【0064】
この変形例では、第１のシール部材３０の突出部３５のコーナー部が、突出壁５１Ｄの径方向外側の面と同様に、湾曲している。第１のシール部材３０の突出部３５のコーナー部と第２のシール部材５０のフランジ５３（この変形例では弾性環５１の薄板部５１Ｃと突出壁５１Ｄ）の間には、湾曲した環状の第２の間隙６２が設けられている。突出部３５は、第２のシール部材５０には接触せず、第２のシール部材５０に摺動抵抗力を与えず、トルクの増大には寄与しない。
【0065】
湾曲した環状の第２の間隙６２は、途中で９０度曲がっている。第２の間隙６２のうち、第１の間隙６１に隣接する部分は、ハブ軸受１の中心軸線Ａｘに直交する面にある円板状であり、この部分は、短い円柱状の第１の間隙６１に直交する。
【0066】
内輪６と外輪８の相対回転に伴って、第１のシール部材３０の環状部３４と第２のシール部材５０のフランジ５３の間の空間６０内の水は、第２の間隙６２と第１の間隙６１を通じて外部にすみやかに排出される。また、第２の間隙６２の幅Ａが小さく、第２の間隙６２の長さＢが大きければ、外部から空間６０への水の侵入が抑制される。
【0067】
この変形例においても、第２の間隙６２の幅Ａが０．８５ｍｍ以下であって、第２の間隙６２の長さＢは２ｍｍ以上であることが好ましい。
【0068】
この変形例では、突出壁５１Ｄは弾性環５１の一部である。但し、突出壁５１Ｄを弾性環５１と別の部材として形成し、剛性環５２のフランジ５２Ｂに接合してもよい。この場合、突出壁５１Ｄを弾性環５１と別の材料、例えば、樹脂から形成してもよい。
【0069】
図６は、第１実施形態の他の変形例に係る密封装置２１を示す。この変形例では、第２のシール部材５０の弾性環５１が外周縁部５１Ｂと薄板部５１Ｃを有しない。
【0070】
第１のシール部材３０の円筒部３３と第２のシール部材５０のフランジ５３の外端縁（この変形例では剛性環５２のフランジ５２Ｂの外端縁）の間には、環状の第１の間隙６１が設けられている。
【0071】
第１のシール部材３０の突出部３５と第２のシール部材５０のフランジ５３（この変形例では剛性環５２のフランジ５２Ｂ）の間には、環状の円板状の第２の間隙６２が設けられている。突出部３５は、第２のシール部材５０には接触せず、第２のシール部材５０に摺動抵抗力を与えず、トルクの増大には寄与しない。
【0072】
この実施形態では、第１の間隙６１は短い円柱状であり、第２の間隙６２は、ハブ軸受１の中心軸線Ａｘに直交する面にある円板状である。したがって、第２の間隙６２は第１の間隙６１に直交する。
【0073】
内輪６と外輪８の相対回転に伴って、第１のシール部材３０の環状部３４と第２のシール部材５０のフランジ５３の間の空間６０内の水は、第２の間隙６２と第１の間隙６１を通じて外部にすみやかに排出される。また、第２の間隙６２の幅Ａが小さく、第２の間隙６２の長さＢが大きければ、外部から空間６０への水の侵入が抑制される。
【0074】
この変形例においても、第２の間隙６２の幅Ａが０．８５ｍｍ以下であって、第２の間隙６２の長さＢは２ｍｍ以上であることが好ましい。
【0075】
第２実施形態
上記の第１実施形態は、ハブ軸受１のインボード側の密封装置２１に関する。本発明の第２実施形態は、ハブ軸受１のアウトボード側の密封装置２０を含む密封構造に関する。
上記の第１実施形態は、ハブ軸受１のインボード側の密封装置２１に関する。本発明の第２実施形態は、ハブ軸受１のアウトボード側の密封装置２０を含む密封構造に関する。
【0076】
図７に示すように、密封装置（シール部材）２０は、ハブ軸受１の外輪８のアウトボード側の円筒状の端部８Ａと、ハブ軸受１のハブ４との間の間隙内に配置される。
【0077】
外輪８のアウトボード側の端部８Ａの付近において、ハブ４は、円柱部４Ａ、フランジ部４Ｂ、円弧部４Ｃ、およびフランジ部４Ｄを有する。円柱部４Ａは、玉１０の近傍に位置する。フランジ部４Ｂは、円柱部４Ａの径方向外側に広がる。円弧部４Ｃは、円柱部４Ａとフランジ部４Ｂを連結する。フランジ部４Ｄは、フランジ部４Ｂの径方向外側に配置され、フランジ部４Ｂと平行であって、径方向外側に広がる。フランジ部４Ｂとフランジ部４Ｄは、アウトボード側フランジ１８の部分である。
【0078】
密封装置２０の大部分は、外輪８の端部８Ａと、ハブ４の円柱部４Ａの外周面と、フランジ部４Ｂと、円弧部４Ｃの外周面とで囲まれた空間内に配置される。密封装置２０は環状であるが、図７においては、その左側部分のみが示されている。
【0079】
密封装置２０は、外輪８に取り付けられ、回転しない固定シール部材である。密封装置２０は、弾性環８０および剛性環８１を有する複合構造である。弾性環８０は、弾性材料、例えばエラストマーで形成されている。剛性環８１は、剛体材料、例えば金属から形成されており、弾性環８０を補強する。剛性環８１の一部は、弾性環８０に埋設されており、弾性環８０に密着している。
【0080】
密封装置２０は、円筒部８２、環状部８４、傾斜環状部８６、リップ８８，８９、外側環状部９０、円筒部９２、および突出部９４を有する。
【0081】
円筒部８２は、外輪８の端部８Ａの内周面に締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。円筒部８２は、剛性環８１と弾性環８０から構成されている。具体的には、剛性環８１は折れ曲がった部分を有し、折れ曲がった部分に弾性環８０の一部が埋設されている。
【0082】
環状部８４は、円環状の平板であって、ハブ４の円柱部４Ａおよび外輪８の端部８Ａの軸線に対して垂直な平面内にある。環状部８４は、円筒部８２にほぼ直交し、円筒部８２より径方向内側に位置する部分と円筒部８２より径方向外側に位置する部分を有する。環状部８４の円筒部８２より径方向外側に位置する部分は、外輪８の端部８Ａの端面に面接触する。環状部８４は、剛性環８１と弾性環８０から構成されている。
【0083】
環状部８４の弾性部分は、アウトボード側フランジ１８のフランジ部４Ｂと対向し、環状部８４とフランジ部４Ｂの間には、環状の空間１００が設けられている。この実施形態では、環状部８４の弾性部分は、フランジ部４Ｂと平行である。
【0084】
傾斜環状部８６は、環状部８４の径方向内側に配置され、環状部８４から連続している。傾斜環状部８６は、剛性環８１と弾性環８０から構成されている。
【0085】
リップ８８，８９は、傾斜環状部８６の内端からハブ軸受１のハブ４に向けて延びる薄板状の円環であって、リップ８８，８９の先端はハブ４に接触する。リップ８８，８９は、弾性環８０から構成されている。
【0086】
リップ８８は、ラジアルリップすなわちグリースリップであって、ハブ４の円柱部４Ａに向けて延び、リップ８８の先端は円筒部分の外周面４Ａに接触する。リップ８８は、径方向内側かつインボード側に向けて延び、主にハブ軸受１の内部からの潤滑剤の流出を阻止する役割を担う。
【0087】
リップ８９は、傾斜環状部８６から側方（アウトボード側）、かつ径方向外側に向けて延びる。リップ８９は、アキシャルリップまたはサイドリップであって、ハブ４のフランジ部４Ｂに向けて延び、リップ８９の先端はフランジ部４Ｂまたは円弧部４Ｃに接触する。リップ８９は、主に外部からハブ軸受１の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。密封装置２０が固定された外輪８に取り付けられている一方、ハブ４は回転するので、リップ８８，８９はハブ４に対して摺動する。
【0088】
但し、リップ８９は絶対不可欠ではなく、省略することができる。リップ８９が省略される場合には、密封装置２０がハブ４に与えるトルクが低減する。リップ８９を設ける場合、リップ８９は、トルクを低減するためハブ４に接触しなくてもよい。
【0089】
逆に、リップ８９に加えて、傾斜環状部８６からフランジ部４Ｂに向けて延びるさらなるサイドリップを設けてもよい。
【0090】
リップ８９の代わりに、あるいはリップ８９に加えて、図示しないが、ハブ４に複数の水排出突起（フィン）を設けてもよい。複数の水排出突起は、フランジ部４Ｂから密封装置２０の環状部８４に向けて突出し、ハブ４の回転に伴って、空間１００内の水を外部に排出する。
【0091】
外側環状部９０は、環状部８４の径方向外側に配置され、環状部８４から連続しており、径方向外側に広がる。外側環状部９０は、弾性環８０から構成されている。
【0092】
円筒部９２は、環状部８４と外側環状部９０の間の境界からアウトボード側フランジ１８のフランジ部４Ｄに向けて延びる。したがって、環状部８４は、円筒部９２の径方向内側に配置され、ハブ４の円柱部４Ａに向けて径方向内側に広がる。円筒部９２は、弾性環８０から構成されている。
【0093】
突出部９４は、円筒部９２と環状部８４に連結されており、円筒部９２から径方向内側に突出するとともに、環状部８４からアウトボード側に向けて突出する。円筒部９２は弾性環８０から構成されている。この実施形態では、突出部９４は断面が矩形の円環である。
【0094】
密封装置２０の円筒部９２は、アウトボード側フランジ１８のフランジ部４Ｂの径方向外側に配置されている。円筒部９２とハブ４のフランジ４Ｂの外端縁の間には、環状の第１の間隙１０１が設けられている。
【0095】
また、密封装置２０の突出部９４とハブ４のフランジ４Ｂの間には、環状の第２の間隙１０２が設けられている。すなわち、突出部９４は、ハブ４には接触せず、ハブ４に摺動抵抗力を与えず、トルクの増大には寄与しない。第２の間隙１０２は、第１の間隙１０１と空間１００を接続する。
【0096】
この実施形態では、第１の間隙１０１は短い円柱状であり、第２の間隙１０２は、ハブ軸受１の中心軸線Ａｘに直交する面にある円板状である。したがって、第２の間隙１０２は第１の間隙１０１に直交する。
【0097】
ハブ４と外輪８の相対回転に伴って、密封装置２０の環状部８４とハブ４のフランジ４Ｂの間の空間１００内の水は、第２の間隙１０２と第１の間隙１０１を通じて外部にすみやかに排出される。また、第２の間隙１０２の幅が小さく、第２の間隙１０２の長さが大きければ、外部から空間１００への水の侵入が抑制される。
【0098】
この実施形態においても、第２の間隙１０２の幅Ａが０．８５ｍｍ以下であって、第２の間隙１０２の長さＢは２ｍｍ以上であることが好ましい。
【0099】
図８に示すように、アウトボード側フランジ１８のフランジ部４Ｂに薄板１０３を接合してもよく、密封装置２０の突出部９４と薄板１０３（フランジ４Ｂの一部とみなすことができる）の間に、第２の間隙１０２を設けてもよい。この場合、薄板１０３は、金属、樹脂またはエラストマーのいずれによって形成してもよい。薄板１０３の形状を変更し、図５の湾曲した環状の第２の間隙６２に類似した、湾曲した環状の第２の間隙１０２を設けてもよい。
【0100】
他の変形例
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
【0101】
例えば、上記の実施形態においては、内側部材であるハブ４および内輪６が回転部材であり、外側部材である外輪８が静止部材である。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、互いに相対回転する複数の部材の密封に適用されうる。例えば、内側部材が静止し、外側部材が回転してもよいし、これらの部材のすべてが回転してもよい。
【0102】
本発明の用途は、ハブ軸受１の密封に限定されない。例えば、自動車の差動歯車機構またはその他の動力伝達機構、自動車の駆動シャフトの軸受またはその他の支持機構、ポンプの回転軸の軸受またはその他の支持機構などにも本発明に係る密封装置または密封構造を使用することができる。
【符号の説明】
【0103】
１ ハブ軸受
４ ハブ（内側部材）
６ 内輪（内側部材）
８ 外輪（外側部材）
１８ アウトボード側フランジ
２０ 密封装置（シール部材）
２１ 密封装置
３０ 第１のシール部材
５０ 第２のシール部材
３３ 円筒部
３４ 環状部
３５ 突出部
５１ 弾性環
５１Ａ 厚板部
５１Ｂ 外周縁部
５１Ｃ 薄板部
５２ 剛性環
５２Ａ スリーブ
５２Ｂ フランジ
５３ フランジ
６０ 空間
６１ 第１の間隙
６２ 第２の間隙
４Ａ 円柱部
４Ｂ フランジ部
８４ 環状部
９２ 円筒部
９４ 突出部
１００ 空間
１０１ 第１の間隙
１０２ 第２の間隙
４ ハブ（内側部材）
６ 内輪（内側部材）
８ 外輪（外側部材）
１８ アウトボード側フランジ
２０ 密封装置（シール部材）
２１ 密封装置
３０ 第１のシール部材
５０ 第２のシール部材
３３ 円筒部
３４ 環状部
３５ 突出部
５１ 弾性環
５１Ａ 厚板部
５１Ｂ 外周縁部
５１Ｃ 薄板部
５２ 剛性環
５２Ａ スリーブ
５２Ｂ フランジ
５３ フランジ
６０ 空間
６１ 第１の間隙
６２ 第２の間隙
４Ａ 円柱部
４Ｂ フランジ部
８４ 環状部
９２ 円筒部
９４ 突出部
１００ 空間
１０１ 第１の間隙
１０２ 第２の間隙
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】